Одним из направлений развития альтернативной энергетики являются когенерационные установки. использующие в качестве топлива генераторный газ или биогаз. Генераторный газ из древесных отходов производится в газогенераторах. Биогаз вырабатывают в специальных установках из бытовых и сельскохозяйственных отходов.
Когенерация позволяет получать электроэнергию и тепло от одного источника. Сама когенерационная установка представляет собой мини теплоэлектроцентраль, но с КПД от 85% до 90%.
Данные установки функционируют как на традиционном природном газе, так и на любом другом альтернативном газе,с содержанием метана 50-65 процентов, что делает их универсальными.
Современные когенерационные биогазовые установки обеспечивают производство электрической и тепловой энергии посредством утилизации отходов предприятий сельскохозяйственного сектора, а также городских мусорных свалок и канализации. В настоящее время данная технология является самой перспективной для использования во всех цивилизованных странах мира, так как предусматривает использование биогаза в качестве топлива для когенерационных установок.
В нашей стране, когенерационные установки многими воспринимаются, как нечто полезное, но необязательное для применения. На практике, такие установки могут значительно сократить расходы на тепло и электроэнергию, так как можно получать дорогую энергию из дешевого топлива. Принцип действия когенерационной установки довольно простой. Газопоршневой двигатель, используя энергию при сгорании биогаза, вращает электрогенератор, вырабатывая электроэнергию, а оставшаяся теплота проходит через систему теплообменников. Отведенная теплота может использоваться в системе отопления, теплоснабжения и кондиционирования.
Когенерационные установки можно использовать в условиях нерегулярного объема подаваемого биогаза или биогаза плохого качества. В этом случае возможно обогащение биогаза смешением с природным газом, или полный перевод работы на природный газ.
Свойства биогаза являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. Hекоторые характеристики могут сделать невозможным его использование в качестве топлива. Вследствие чего к оценке биогаза следует приступать со всей ответственностью. При оценке его пригодности как топлива, важны следующие характеристики:
1. Содержание метана CH4
– нормальное содержание 55 - 65%. Mинимальной считается 50-процентная концентрация.
2. Давление биогаза
– давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пределах от 1,5 до 10 кПа.
3. Постоянство качества газа
– давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пределах от 1,5 до 10 кПа.
4. Содержание вредных веществ (прежде всего соединения серы, фтора и хлора)
– эти соединения могут вызвать коррозию компонентов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом.
Поэтому, для выработки высокого качества биогаза необходимо применять биоэнергетические установки с дополненными элементами очистки получаемого биогаза от углекислого газа и соединений серы до состояния практически чистого метана. Это одна из важнейших проблем в производсте биогаза.
Когенерационные установки используются не только в качестве резервных, вспомогательных источников тепло и электроэнергии, но и как независимые мини-ТЭЦ. Их можно строить вблизи от потребителя, поэтому нет необходимости в создании дорогостоящих линий электропередачи и подстанций. Применение подобных установок дает возможность отапливать довольно крупные промышленные объекты или группы жилых или общественных зданий, и снабжать их электроэнергией. Мощность еденичной когенерационной системы варьируется от 24 кВт до 2000 кВт. Рекомендуемая минимальная мощность для хорошей экономической эффективности, от 120 кВт.
На сегодняшний день в мире разработано и производится немало энергетического оборудования такого назначения, создавать когенерационные установки для автономного потребления дешевле, чем потреблять электроэнергию из центральной сети, т.к. позволяют получать более дешевую энергию, меньше загрязняют кружающую среду и безопаснее в эксплуатации.
Когенерационные установки наиболее выгодно эксплуатировать при трехсменной работе предприятия, утром, днем и вечером когенерационная установка производит электричество, тепло и холод, а ночью когда предприятие не функционирует, все системы предприятия пользуются централизованным электричеством, по дешевым ночным тарифам. Таким образом, достигается, высокая общая эффективность.
Как вывод, хочется отметить, экономическую выгоду от использования когенерационных установок:
– общая стоимость произведенной с помощью когенерации, электрической и тепловой энергии в 2-2.5 раза дешевле, централизованной поставки.
– окупаемость когенерационных установок 2.5 – 4 года. – срок эксплуатации когенерационных установок составляет примерно 25-30 лет, в течение которых они могут окупиться раз десять.
Библиографическая ссылка
Ильин Е.А., Болдин С.В., Пузиков Н.Т. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ КОГЕНЕРАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ НА БИОГАЗЕ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-2. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=12416 (дата обращения: 21.11.2024).